CN106585712A - 适用于电动汽车的电子液压助力转向泵 - Google Patents

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Abstract

一种适用于电动汽车的电子液压助力转向泵，属于汽车电子技术领域。该产品采用控制器、异步电机及齿轮泵等组成系统。它所采用的工作方式是，控制器通过点火信号进行启动，根据电动汽车车速及方向盘转向角速度计算所需的异步电机转速，控制异步电机运行，带动齿轮泵运转，从而输出液压油给电动汽车助力缸进行助力，使驾驶员在转向时具有舒适的手感；当电动汽车上具有不同的条件时，该系统可以配置成异步电机固定转速进行助力和根据车速进行转速变化的助力运行方式；同时，在行车过程中具有实时的故障检测、故障信息存储及报警功能。

Description

适用于电动汽车的电子液压助力转向泵
技术领域
本发明属于汽车电子技术领域，涉及一种适用于电动汽车的电子液压助力转向泵，其驱动电机采用异步电机。
背景技术
由于电动汽车采用电机驱动替代原有的发动机驱动，无法使用传统的机械式助力转向泵；纯电动助力转向装置功率较小，不能用于较重车型，在转向力矩死区内无助力输出，手感较差问题；而原有的电子液压助力转向泵采用的是低压电源系统，在电动汽车的高压电源系统使用时，需要使用直流电源转换模块，导致电源使用效率的降低及成本的增加等问题；采用逆变器和异步电机共同构成的液压助力转向泵，存在电机转速固定且保持较高转速，在无转向工况下，消耗较多电源能量，逆变器没有CAN(Controller Area Network)总线通信功能，导致故障信息不能输出，难以及时提醒驾驶员等问题。
现有技术所存在的问题有：机械式助力转向泵不能应用于电动汽车；纯电动助力转向装置功率小，手感较差；采用低压电源系统的电子液压助力转向泵能量利用效率低及成本高；逆变器和异步电机共同构成的液压助力转向泵能耗较大和没有CAN总线通信等问题。
发明内容
解决现有技术所存在的问题，本发明提供一种适用于电动汽车的电子液压助力转向泵，其驱动电机采用异步电机。
本发明采用的技术方案如下：
一种适用于电动汽车的电子液压助力转向泵，包括
控制器，包括点火信号接口、CAN总线接口、转向角度传感器信号接口和高压电源接口；
异步电机，与控制器连接并受控制器控制；
齿轮泵，由异步电机驱动，输出液压油；
液压回路接口，与齿轮泵出口连通。
作为优选，还包括油壶以组成系统，油壶与齿轮泵连通，由齿轮泵将油料经液压回路接口输入电动汽车助力缸进行转向助力。
作为优选，所述的控制器通过点火信号进行启动，根据电动汽车车速及方向盘转向角速度控制异步电机转速，驱动齿轮泵输出液压油。
作为优选，所述的当汽车上具有不同的条件，可以配置成异步电机固定转速进行助力和根据车速进行转速变化的助力运行方式。
作为优选，还包括行车过程实时的故障检测装置，通过CAN总线将信息报告电动汽车主控制器，进行故障报警。
因此，本发明具有结构紧凑、体积小、降低能耗及通过CAN总线进行故障报警等特点。
附图说明
图1是电子液压助力转向泵的系统结构示意图。
具体实施方式
图1示意地表示了本产品的系统结构示意图，主要由点火信号接口1、CAN总线接口2、转向角度传感器信号接口3、高压电源接口4、控制器5、异步电机6、齿轮泵7和液压回路接口8组成。
控制器的点火信号接口是一种电气接口，与接收电动汽车的点火信号。通过点火信号接口1启动控制器，CAN总线接口将获取的电动汽车车速和状态数据输入控制器，转向角度传感器将获取方向盘角度数据输入控制器。控制器5将方向盘转向角度转换成角速度，再和车速通过控制算法控制异步电机6转速，带动齿轮泵7提供压力油，通过液压回路接口8流入电动汽车助力缸进行转向助力，减轻驾驶员的转向负担。当方向盘没有转向动作时，控制器控制异步电机处于较低的怠速状态，降低能源消耗。
本产品控制器5采用英飞凌公司生产的单片机作为主控制器芯片，型号为XC164CM，该款单片机是汽车级产品，广泛应用于汽车控制系统，性能优越。主频具有40MHz，可实现高速数据运算及信号处理，10位精度模拟数字转换模块进行电源、电流、温度等信号采集，PWM(Pulse-Width Modulation)模块通过控制占空比调制电机相绕组端电压、信号捕捉模块、CAN总线模块等，满足产品设计需求。功率器件采用的是英飞凌公司IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)模块，型号为FP40R12KT3，由6个整流二极管构成三相整流电路，6个IGBT元件和6个二极管元件构成异步电机桥式驱动电路，在外壳上集成了温敏电阻输出模块温度信号，器件耐压值达1200V，采用PWM调制时电流可达80A。
控制器5程序根据车速v计算异步电机6的转速nv，数学表达式如下：
根据方向盘转向角速度计算出转速数学表达式如下：
异步电机转速n由转速nv和转速共同决定，数学表达式如下：
在车速v为0时，为了降低噪音，nv处于一个略低的转速，同时驾驶员不会感到手感过重；随着车速v提高，nv迅速提高，使驾驶员获得较轻的手感；随着v高于某一设定车速，为了防止手感发飘，提高安全性，nv成比例的下降；当处于较高车速以上，电机处于最低转速，即提供一定的转向助力，又使电动汽车行驶具有较高安全性。
本产品具有行车过程中实时故障监测及处理功能，检测CAN总线信号、方向盘转向角度传感器信号、电源电压是否欠压过压、电流是否过流，IGBT模块过温等故障，电子液压助力转向泵出现故障时，将相应故障代码存储入芯片，同时通过CAN总线将故障信息报告电动汽车主控制器，及时提醒驾驶员，具有很高的安全性。

Claims (3)

1.一种适用于电动汽车的电子液压助力转向泵，其特征是包括
控制器，包括点火信号接口、CAN总线接口、转向角度传感器信号接口和高压电源接口；
异步电机，与控制器连接并受控制器控制；
齿轮泵，由异步电机驱动，输出液压油；
油壶，其与齿轮泵连通，由齿轮泵将油料经液压回路接口输入电动汽车助力缸；
液压回路接口，与齿轮泵出口连通。
2.根据权利要求1所述的适用于电动汽车的电子液压助力转向泵，其特征在于：所述的当电动汽车上具有不同的条件时，可以配置成异步电机固定转速进行助力和根据车速进行转速变化的助力运行方式。
3.根据权利要求1或2所述的适用于电动汽车的电子液压助力转向泵，其特征在于：行车过程实时故障检测，通过CAN总线将信息报告电动汽车主控制器，进行故障报警。
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